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德国石墨烯行业浅析:成果丰硕 应用前景广阔

发布时间: 2015-01-15 11:36:58    来源: 电池中国网综合
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[摘要]德国作为欧洲较早研究石墨烯的国家,在2009年即宣布投入巨资研究这种即将在未来改变人类生活的神奇材料。尽管取得的科研成果颇丰,但时至2015年,德国的石墨烯商业化进程仍颇为缓慢。

  首先,研究人员要确定,他们的纳米导线是否是完美的导体,导线长度是否会影响其导电性能。为此,研究人员必须进行一种颇为棘手的实验:他们要在不同的电压下,观察石墨烯带在不同长度下的电流。因此研究人员要用一条石墨烯带,将扫描隧道显微镜的尖端与一块黄金的表面相连。

  在电压较高的情况下,石墨烯带很容易烧毁“,马提亚斯˙科赫(MatthiasKoch)说,此次试验即是他博士论文的主题。”虽然我们在试验中掌握了一些窍门,但也要尝试多次,才能成功将二者相连。“

  测量发现,电流经过石墨烯的方式与经过铜线不同。电子在石墨烯中以量子的隧道效应方式的通过。而经典物理学认为只有量子才能以此方式通过,这对于其它物质是一重无法跨越的屏障。

  需要跨越的距离越远,到达另一端的电子就越少。”因此,纳米导线的导电性与其长度相关“,科赫说。以隧道效应通过的电子,远远少于同等条件下使用传统导体通过的电子。

  石墨烯原子磁化状态:

  来自瑞士、德国和美国研究人员组成的研究团队揭开了石墨烯原子与金属基底材料之间的联系,原来墨烯上原子的磁化状态,被石墨烯所生长的金属基底材料悄悄“操控”着。研究团队认为这一发现可以应用在未来的计算装置上。

  在研究吸附于单层石墨烯上的钴原子时,研究人员注意到其产生了面内磁化;但是,当石墨烯生长于钌基底上,钴原子的磁化效应又摇身一变,成为面外磁化。经过多次实验,研究人员认为,通常来说,石墨烯上原子的磁化状态会受到所用初始金属基底材料类型的影响。这一发现意味着磁化过程可以“私人订制”,为基于原子自旋状态而制备的自旋电子器件材料带来了新可能。

  更进一步,研究人员还发现碳原子与基底材料之间相互吸引力的强弱也取决于基底材料的金属种类。比如说,如果用钌做基底,可观察到强吸引力;但如果基底换成铱或铂,则表现出极其微弱的吸引力。研究人员解释说,这是因为所使用的金属材料不同,碳原子和金属原子之间的距离远近也不同;反过来,这也意味着碳原子和金属基底两者之间的电子转移同样会受到影响,最终不同类型的石墨烯片层得以产生。

  商业化应用:

   日前,西班牙Graphenano公司与西班牙研究机构研发出全球首例石墨烯聚合材料电池。德国两大知名汽车厂商将在近期进行这款电池的相关试验。如果试验顺利,这种石墨烯聚合材料电池可能得到大规模推广应用。

  尽管德国于2009年就开始投入大量资金进行石墨烯方面的研究,但其产业化成果并不突出。这也说明对于石墨烯这种新兴材料,目前世界各国几乎处于同一起跑线上。谁在低成本、大规模量产上有所突破,谁就将获得产业发展的先机。

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